5. Визначення лимонної, щавлевої й глюконової кислот й їхній розрахунок

Роздільне визначення кислот засноване на різній розчинності їхніх кальцієвих солей у воді й слабокислому розчині. Лимоннокислий кальцій дуже слабко розчинний у гарячій воді й добре розчинний у розведеній соляній кислоті. Щавлевокислий кальцій практично не розчинний ні у воді, ні в слабкому розчині соляної кислоти. Глюконовокислий кальцій добре розчинний у воді.

5.1. Визначення суми лимонної й щавлевої кислот.

При нейтралізації культуральної рідини хлористим кальцієм у присутності аміаку цитрат й оксалат кальцію випадають в осад, а глюконат залишається в розчині:

2С₆Н₈0₇ + 3СаСl₂ + 6NН₄OН = Са₃(С₃Н₅O₇)₂ + 6NН₄С1 +6Н₂O;

C₂Н₂O₄ + СаС1₂ + 2NН₄OН = СаС₂O₄| + 2NН₄С1 + 2Н₂O;

2С₆Н₁₂O₇ + СаС1₂ + 2NН₄OН = Са(C₆Н₁₁O₇)₂ + 2NН₄С1 + 2Н₂O.

Устаткування й посуд: Конічні колби на 250 мл, 1 л. Плитка, фільтрувальний папір (синя стрічка), водяна баня, лійка, мірний циліндр на 500 мл, мірна колба на 1 л, бюретка.

Реактиви: 11,1% СаС1₂, 10% NH₃, 1% AgNО₃, 10% НС1, (NH₄)₂C₂O₄ насичений розчин, 0,1% фенолфталеїну, 10% H₂SО₄, 0,1 N KMnО₄, СаСО₃ хімічно чистий.

Хід роботи.

На визначення беруть у конічну колбу на 250 мл таку кількість розчину, щоб у ньому містилося не менш 0,1 і не більше 0,2 г кислоти.

Таблиця 5.

Реактиви, обробка	Кількість, час	Примітка
11,1% р-н хлористого кальцію	На 0,1 г орг. кислоти 9 мл
Нагрівання	До кипіння
0,1% р-н фенолфталеїну	1-2 краплі
10% р-н аміаку	До нейтралізації по фенолфталеїну	Повільно до рожевого кольору р-ну
Кип'ятіння	10 хвилин
Витримка на водяній бані	30 хвилин
Гаряче фільтрування (синя стрічка)
Н2О , t = 80 – 90°С	Промивання
1% р-н AgNО3 у НNО3	1 – 2 краплі в пробірку з аліквотою промивних вод	До негативної реакції на хлор
	Фіксація обсягу промивної води	Поправочний коефіцієнт розчинності цитрату кальцію в перерахуванні на лимонну кислоту становить 0,0055%.
10% р-н НС1	Розчинення осаду на фільтрі (20 – 25 мл)	Розчин кількісно переносять у мірну колбу на 1000 мл
Н2О	До мітки 1000 мл	перемішування
відбір 100 мл
Нагрівання	До кипіння
Насичений киплячий р-н	10 – 15 мл
0,1% р-н фенолфталеїну	1 – 2 краплі
10% р-н аміаку	До нейтралізації по фенолфталеїну	Повільно до рожевого кольору р-ну
Кип'ятіння	10 хв.
Охолодження, фільтрування (синя стрічка)
Н2О, t = 20 – 30°С	Промивання осаду на фільтрі
1% р-н AgNО3 у НNО3	1 – 2 краплі в пробірку з аліквотою промивних вод	До негативної реакції на хлор
10% р-н H2SО4	20 – 25 мл	Порціями до розчинення осаду на фільтрі
Нагрівання	До 80°С	До кипіння не доводити
0,1 N KMnО4	Титрування	До слабо-рожевого забарвлення

Суму лимонної й щавлевої кислот (Х₁) у відсотках обчислюють за формулою:

де n₁ – обсяг розчину перманганату, витраченого на титрування, мл; 0,007 – кількість лимонної кислоти, що відповідає 1 мл 0,1 н розчину перманганату калію, г; V₁ - обсяг фільтрату й промивних вод, мл; а₁ - обсяг розчину, узятого на аналіз, мл.

5.2. Визначення щавлевої кислоти.

Перманганат калію взаємодіє з оксалатом кальцію в сірчанокислому середовищі за рівнянням: 2КМnO₄ + СаС₂O₄ + 4Н₂SO₄ = 2МnSO₄ + K₂SO₄ + СаSO₄ + 4Н₂О + 2СО₂.

На цьому засноване визначення щавлевої кислоти, а вірніше її кальцієвої солі.

Хід роботи.

Кількість розчину для аналізу й кількість хлористого кальцію розраховують, також як і для визначення суми лимонної й щавлевої кислот.

Таблиця 6.

Реактиви, обробка	Кількість, час	Примітка
11,1% р-н хлористого кальцію	На 0,1 гр орг. кислоти 9 мл
Нагрівання	До кипіння
Кип'ятіння	10 хвилин
Витримка на водяній бані	30 хвилин	У випадку не випадання осаду витримка збільшується до 1 години
Охолодження до кімнатної температури
Фільтрування
Н2О, t = 20 – 30°С	Промивання осаду на фільтрі
1% р-н AgNО3 у НNО3	1 – 2 краплі в пробірку з аліквотою промивних вод	До негативної реакції на хлор
10% р-н H2SО4	20 – 25 мл	Порціями до розчинення осаду на фільтрі
Нагрівання	До 80°С	До кипіння не доводити
0,1 N KMnО4	Титрування	Повільно до слабо-рожевого забарвлення

Вміст щавлевої кислоти еквівалентний кількості лимонної кислоти, обчислюють за формулою:

Позначення зазначені вище.

Кількість лимонної кислоти (в %) обчислюють по різниці між сумою щавлевої й лимонної кислот і кількістю щавлевої кислоти.

5.3. Визначення глюконової кислоти.

Засновано на нейтралізації органічних кислот крейдою:

2С₆Н₈О₇ + 2СаСО₃ = Са₃(С₆Н₅О₇)₂ + 3СО₂ + 3Н₂О;

Н₂С₂О₄ + СаСО₃ = СаС₂О₄ + СО₂ + Н₂О;

2С₆Н₁₂О₇ + СаСО₃ = Са(С₆Н₁₁О₇)2 + СО₂ + Н₂О.

Цитрат й оксалат кальцію випадають в осад, а глюконовокислий кальцій залишається в розчині. Невелику кількість цитрату кальцію, що залишається в розчині враховують за допомогою виправлення на його розчинність у гарячій воді. Глюконовокислий кальцій перетворюють у важкорозчинну сіль оксалат кальцію, за вмістом якої судять про вміст глюконової кислоти.

Хід роботи.

Для аналізу беруть розчин у тому ж обсязі, що й для визначення суми лимонної й щавлевої кислот.

Таблиця 7.

Реактиви, обробка	Кількість, час	Примітка
1	2	3
СаСО3, хімічно чистий	З розрахунку 0,78 г на 0,1 г загального змісту кислот	Приступати до наступної операції після осідання піни
Кип'ятіння	10 хвилин
Лакмусовий папір	Нейтральна реакція	При наявності кислої реакції додають СаСО3 і знову кип'ятять
5% р-н NH4С1	1 – 2 мл
Витримка на водяній бані (киплячій)	30 хвилин
Гаряче фільтрування
Н2О , t = 80 – 90°С	Промивання осаду
1% р-н AgNО3 у НNО3	1 – 2 краплі в пробірку з аліквотою промивних вод	До негативної реакції на хлор
Фіксація промивних вод (V3)
Нагрівання	До кипіння	Усього обсягу фільтрату
Насичений киплячий р-н (NH4)2C2O4	10 – 15 мл	По одному мл за хв.
Кип'ятіння	10 хв.
Охолодження, фільтрування
Н2О, t = 20 – 30°С	Промивання осаду на фільтрі
% р-н AgNО3 у НNО3	1 – 2 краплі в пробірку з аліквотою промивних вод	До негативної реакції на хлор
10% р-н H2SО4	20 – 25 мл	Порціями до розчинення осаду на фільтрі
Нагрівання	До 80°С	Обережно, не доводити до кипіння
0,1 N KMnО4	Титрування	Повільно до слабо-рожевого забарвлення

Вміст глюконової кислоти, еквівалентний кількості лимонної кислоти, обчислюють за формулою:

Позначення зазначені вище.

Загальна кількість всіх трьох кислот (щавлевої й глюконової у перерахуванні на еквівалентну кількість лимонної) повинна дорівнювати загальній кислотності, у забродженому розчині титруванням. Крім того, вміст всіх кислот перераховують у відсотках до загальної кислотності досліджуваного розчину.

Розрахунок кількості спожитого цукру

На першому занятті по цій лабораторній роботі була розрахована загальна кількість цукру у вихідній пробі, а другому – кількість цукру після культивування. Різниця між цими величинами свідчить про кількість спожитого цукру.

С_вих – С_кін = С_пок (%)

Розрахунок виходу лимонної кислоти від спожитого цукру

Вихід лимонної кислоти від спожитого цукру розраховується по формулі:

де (Х₁ – Х₂) – кількість лимонної кислоти у всій пробі; С_пок – кількість спожитого цукру на обсяг проби.